高電壓課程試驗部分

高電壓課程試驗部分第1頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)絕緣電阻測量一絕緣老化絕緣老化—電場、熱、機械應(yīng)力和環(huán)境因素等等，使其內(nèi)部發(fā)生復雜的化學和物理變化，導致性能逐漸下降。絕緣老化的表現(xiàn)—變色、粉化、發(fā)泡、發(fā)粘等等。絕緣老化的類型—電老化、熱老化、機械老化和環(huán)境老化等。1電老化電老化—在電場長期作用下絕緣發(fā)生的老化叫電老化。產(chǎn)生的原因—絕緣表面或者內(nèi)部發(fā)生局部放電造成的。電老化的機理：1）帶電質(zhì)子轟擊—帶電質(zhì)子撞擊氣隙壁上的時候，打斷絕緣的化學鏈，破壞其分子結(jié)構(gòu)。2）熱效應(yīng)—溫度升高會發(fā)生熱裂解?；虼龠M氧化裂解。3）活性生成物（臭氧、氧化物）—這些生成物對絕緣材料發(fā)生化學反應(yīng)，腐蝕絕緣體。4）輻射效應(yīng)—局部放電可以產(chǎn)生可見光、紫外線等高能輻射，引起高聚物的裂解。5）機械力的效應(yīng)—放電時產(chǎn)生的高壓氣體引起絕緣開裂。第2頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四2熱老化熱老化—有機絕緣材料在的作用下發(fā)生了熱降解。高壓電氣設(shè)備在運行中產(chǎn)生的熱量導致絕緣材料的溫度升高，溫度升高影響絕緣材料的壽命。3機械老化電力設(shè)備中有很多因素產(chǎn)生機械應(yīng)力，主要有設(shè)備旋轉(zhuǎn)部分的振動或絕緣結(jié)構(gòu)中介質(zhì)部分與金屬導體部分熱膨脹系數(shù)不同而引起的周期性應(yīng)力，以及絕緣材料承受的交變電場力等。機械應(yīng)力的破壞主要表現(xiàn)為絕緣材料疲勞而產(chǎn)生裂紋或氣穴，誘發(fā)電樹枝的形成和生長。對于旋轉(zhuǎn)電機等設(shè)備，其絕緣同時遭受電、熱及機械應(yīng)力的作用且都是占主導地位的應(yīng)力。第三，對于運行在濕度較大的環(huán)境中的設(shè)備，濕度對絕緣材料尤其是潮氣敏感材料（如聚酯等）老化過程的影響較大。4環(huán)境老化主要是水分、污染、氧氣和輻射。在這些因素的作用下，絕緣表面發(fā)生腐蝕。第3頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四二絕緣電阻和吸收比

1吸收現(xiàn)象圖1雙層介質(zhì)的等值電路圖2吸收曲線

許多電氣設(shè)備的絕緣都是多層的，多層介質(zhì)可粗略的使用雙層介質(zhì)來分析。如圖1所示，當合上開關(guān)K后將直流電壓加到絕緣上，電流表的讀數(shù)變化如圖2中曲線所示。開始的時候電流很大，以后逐漸縮小，最后等于一個常數(shù)Ig；當試品的電容較大時，這一逐漸縮小的過程進行的很慢，第4頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四甚至多達數(shù)分鐘或更長，這種逐漸“吸收電荷的現(xiàn)象叫做”吸收現(xiàn)象“，對應(yīng)的電流ia稱為吸收電流。流過試品的電流為其中是時間常數(shù)上式中ia與絕緣的均勻程度有關(guān)：如比較均勻R1C1≈R2C2吸收電流很小；如不均勻R1C1與R2C2差別很大，吸收現(xiàn)象明顯。如果被試品絕緣受潮或者內(nèi)部有集中性的缺陷，則絕緣電阻降低，Ig大大降低，ia迅速衰減。第5頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四2吸收比其中：i15、R15加壓15s時電流和相應(yīng)的絕緣電阻值；i60、R60加壓60s時的電流和相應(yīng)的絕緣電阻值。當被試品原始干燥時，吸收現(xiàn)象明顯。當絕緣受潮或有缺陷時，電流的吸收現(xiàn)象不明顯第6頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四一般K<1.3可判定絕緣受潮。3絕緣電阻和吸收比的試驗1）兆歐表簡介

絕緣電阻的測試最常用的儀表是絕緣電阻測試儀（兆歐表）。兆歐表通常有100V、250V、500V、1000V、2500V和5000V等類型。兆歐表是一種高值電阻測量儀表。用途非常廣泛，我們一般常利用它檢驗一切電氣設(shè)備和器材的電氣絕緣程度。兆歐表的容量即最大輸出電流值(輸出端經(jīng)毫安表短路測得)對吸收比和極化指數(shù)測量有一定的影響。測量吸收比和極化指數(shù)時應(yīng)盡量采用大容量的兆歐表，即選用最大輸出電流1mA及以上的兆歐表，以期得到較準確的測量結(jié)果。2）、兆歐表接線第7頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四圖3兆歐表實圖圖4測試接線圖如圖3、圖4所示。被測絕緣電阻接到L和E接線柱之間時，指針的停留位置由電流線圈電流和電壓線圈電流的比值決定。流過電壓線圈的電流大小由分壓電阻RV確定，而電流線圈的電流由被測絕緣電阻的大小確定。保護環(huán)G裝在L接線柱的外圈，它與L接線柱絕緣，并接至手搖發(fā)電機的負極。保護環(huán)G的作用是排除由于導線絕緣層表面漏電電流和L，E接線柱間漏電電流第8頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四所引起的誤差。當天氣潮濕時測量其他電氣設(shè)備時（電氣設(shè)備引出線瓷套表面會凝結(jié)一層極薄的水膜

），使用保護環(huán)G以避免被測設(shè)備表面漏電影響測量結(jié)果。4）試驗步驟試驗前要選擇合適電壓等級的絕緣電阻兆歐表，然后檢查兆歐表是否正常。方法是：將兆歐表放在水平位置，將表的L端子與E端子開路，搖動把手到額定轉(zhuǎn)速(一般120r／min)此時指針應(yīng)指向“∞”；用線短接L端子與E端子，輕搖把手，指針應(yīng)指“0”(注意輕搖以免打壞表針)。以恒定速度轉(zhuǎn)動搖表把手(平均120r／min)，搖表指針漸逐上升，在搖表達額定轉(zhuǎn)速后，分別讀取15s和60s的電阻值并記錄于試驗數(shù)據(jù)表格表1中。試驗名稱及型品搖表電壓電阻值(MΩ)絕緣電阻R60吸收比R60／R1515＂60＂表1試驗數(shù)據(jù)表第9頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四5）測量時的影響因素溫度的影響：因為絕緣電阻隨著溫度的上升而減小，所以測量時必須記錄溫度，以便比較。避免殘余電荷：殘余電荷會對測驗造成誤差，試驗前一定要充分放電。保證被試品表面清潔。6）測試的有效性對整體受潮、貫穿性的缺陷有效。第10頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四一序言直流耐壓試驗電壓較高，對發(fā)現(xiàn)絕緣某些局部缺陷具有特殊的作用，例如測量泄漏電流。一些大容量的交流設(shè)備，如電力電纜、也常常使用直流耐壓試驗代替交流耐壓試驗，至于高壓直流輸電設(shè)備更要進行直流高壓試驗。1直流高壓產(chǎn)生回路應(yīng)用最廣泛的產(chǎn)生直流高壓的方法是將交流電壓通過整流元件整流而獲得。其常用的半波整流電路如圖1所示。從試驗變壓器T輸出工頻高壓，經(jīng)過高壓硅堆D（整流器）的整流在濾波C電容器上就能得到直流高壓Uc。Uc略等于試驗變壓器輸出的工頻電壓Um。圖1半波整流電路第二節(jié)泄漏電流測量第11頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四R為保護電阻，主要作用是為了限制試品（或電容器C）擊穿或閃絡(luò)時以及當電源向電容器C突然充電時通過高壓硅堆和變壓器的電流，以免損壞。除了半波整流，其余的如全波和倍壓整流這里不再介紹。2試驗電壓的要求直流電壓是指單極性(正或負)的持續(xù)電壓，它的幅值用算術(shù)平均值表示。由高電壓整流裝置產(chǎn)生的電壓包含有脈動電壓的成分，因此，高壓絕緣試驗中使用的直流電壓，是由極性、平均值和脈動因數(shù)來表示。

根據(jù)不同試品的要求，試驗電壓應(yīng)能滿足試驗的極性和電壓值，還必須具有充分的電源容量。GB311.3規(guī)定，在輸出工作電流下直流電壓的脈動因數(shù)S應(yīng)按下式計算，且S＜3%(見圖2)，即

圖2脈動電壓波形第12頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四式中Umax——直流電壓的最大值；

Umin——直流電壓的最小值：

Ud——直流電壓的平均值。3直流高壓的測量

直流高壓的測量，有一些與工頻交流相同，如可以用靜電電壓表和球隙直接測量試品兩端的電壓。雖然靜電電壓表測的是有效值，球隙是峰值，但只要直流電壓脈動系數(shù)不大，他們與直流下的平均值都基本相同。具體的方法詳見工頻交流耐壓試驗部分。二泄漏電流的測量

測量設(shè)備的泄漏電流和絕緣電阻本質(zhì)上沒有多大區(qū)別，但是泄漏電流的測量有如下特點：

（1）試驗電壓比兆歐表高得多，絕緣本身的缺陷容易暴露，能發(fā)現(xiàn)一些尚未貫通的集中性缺陷。

（2）通過測量泄漏電流和外加電壓的關(guān)系有助于分析絕緣的缺陷類型。

（3）泄漏電流測量用的微安表要比兆歐表精度高。第13頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四1泄漏電流測試原理圖3泄露電流試驗接線圖

圖3中C為穩(wěn)壓電容，為了減小直流高壓的脈動幅度，C值一般約為0.01-0.1μF，對于大電容量被試品，不用穩(wěn)壓電容。R為保護電阻，為了限制試品放電時的放電電流，保護硅堆、微安表及試驗變壓器，高壓側(cè)保護電阻器的電阻值可?。菏街蠻d和Id分別為直流試驗電壓值和試品電流

（a）微安表接在高壓側(cè)（b）被試品對地絕緣（c）被試品直接接地第14頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四現(xiàn)場電氣設(shè)備的絕緣有一端直接接地的，也有不直接接地的，微安表（μA）的接線位置視具體情況可有圖3的數(shù)種接線。

圖3中（a）和（b）接線圖測量準確度較高，宜盡量采用。（c）測量誤差較大，宜盡量不采用，只有在測量條件受到限制時才采用。

為了防止在試驗過程中損壞微安表，微安表應(yīng)加裝保護（圖4）。圖4中L、Cm和C用來延緩試品擊穿放電的電流陡度，防止微安表活動線圈匝間短路或?qū)Υ艠O放電。如果采用外接短路開關(guān)，一般只在讀表時方才斷開開關(guān)。

短路開關(guān)和微安表的接線必須正確，泄漏電流的引線必須先接到短路開關(guān)上，然后再用導線從短路開關(guān)上引到微安表，以避免試品擊穿時，燒壞微安表。圖4微安表的保護接線圖

第15頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四2測量結(jié)果分析測試時逐漸升高電壓，并同時讀取微安表（mA）數(shù)值和毫安表（μA）的數(shù)值，并將其繪制成曲線進行分析。這里被測的直流試驗電壓由直流微安表的指示值和高阻器的電阻值Rv得到。

圖5是發(fā)電機泄漏電流變化曲線，圖中：1—絕緣性能良好2—整體受潮3—存在集中性缺陷4—在0.5Us附近泄漏電流迅速上升，表明在運行電壓下有擊穿的危險。圖5發(fā)電機泄露電流變化曲線3測試的有效性

比兆歐表更有效的發(fā)現(xiàn)一些尚未完全貫通的集中性缺陷（如局部開裂、內(nèi)部受潮、絕緣油劣化、絕緣紙沿面碳化等）。第16頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四一介質(zhì)的極化、電導和介質(zhì)損耗1介質(zhì)的極化平行板電容器在真空中的電容量為第三節(jié)介質(zhì)損耗正切值（）的測量當板間插入固體介質(zhì)后,電容增加為第17頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四所以造成電容量增加的原因是由于介質(zhì)的極化現(xiàn)象。最基本的極化形式有電子式極化、離子式極化和偶極子極化等三種，此外還有夾層極化和空間極化等。第18頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四1）電子式極化當物質(zhì)原子里的電子軌道受到外電場作用時，它將相對于原子核產(chǎn)生位移，這就是電子式極化。當外電場撤掉后，依靠正負電子間的吸引力，作用中心又馬上重合，整體呈現(xiàn)非極性，所以這種極化沒有損耗。2）離子式極化固體無機化合物多屬離子式結(jié)構(gòu)，如云母、陶瓷材料等。無外電場作用時，每個分子正負離子的作用中心是重合的，故不呈現(xiàn)極性。離子式極化也屬于彈性極化，幾乎沒有損耗。3）偶極子極化偶極子是一種特殊的分子，它的正負電荷的中心不相重合，好像分子的一端帶有正電荷、另一端帶有負電荷一樣，因而形成一個永久性的偶極矩。例如、蓖麻油、橡膠、膠木等都是常用的極性絕緣材料。第19頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四如圖1所示，當不存在電場時，這些偶極子雜亂無章地排序著，宏觀電矩等于零，整個電介質(zhì)對外不表現(xiàn)極性。當出現(xiàn)電場后偶極子沿電場方向轉(zhuǎn)動，因而出現(xiàn)極性，這種極化稱為偶極化和轉(zhuǎn)向極化。

它是非彈性的,極化過程中需要消耗一定的能量。圖1偶極子極化第20頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四4）夾層極化由于介電常數(shù)和電導率的多種電解質(zhì)組成的結(jié)緣結(jié)構(gòu)，在加上外電場后各層電壓將從開始是按介電常數(shù)分布逐漸過渡到穩(wěn)定時按電導率分布。在電壓重新分布過程中，夾層截面上會聚集起一些電荷，使整個介質(zhì)等值電容增大，這種極化稱為夾層極化。各種極化見表1。表1各種極化極化種類產(chǎn)生場合所需時間能量損耗產(chǎn)生原因電子式極化任何電介質(zhì)10-15s無束縛電子運行軌道偏移離子式極化離子結(jié)構(gòu)電介質(zhì)10-13s幾乎沒有離子的相對偏移偶極子極化極性電介質(zhì)10-10s~10-2s有偶極子的定向排列夾層極化多層介質(zhì)交界面10-1s~數(shù)小時有自由電子移動第21頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四2電介質(zhì)的電導

任何電介質(zhì)都不同程度地具有一定的電導性，只不過其電導率很小而以，表征電介質(zhì)電導電性能的主要物理量即為電導率γ或其倒數(shù)—電阻率ρ。按照載流子的不同，電介質(zhì)的導電可分為離子電導和電子電導兩種，前者以離子為載流子，后者以自由電子為載流子。在正常情況下，電解質(zhì)電導主要是離子電導，這同金屬導體的主要電導依靠自由電子有本質(zhì)的區(qū)別。

固體和液體介質(zhì)的電導率γ和溫度T的關(guān)系均可近似的用下式表示

式中A、B為常數(shù)，均與介質(zhì)特性有關(guān)，但固體介質(zhì)的常數(shù)B通常比液體介質(zhì)B值大得多；T為絕對溫度。上式表明，電介質(zhì)的電導率隨溫度按指數(shù)規(guī)律上升，所以測量電解質(zhì)和絕緣電阻時，必須注意溫度問題。第22頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四3電介質(zhì)損耗

圖2介質(zhì)在交流電壓作用下的電流向量圖及功率三角形在直流作用下——介質(zhì)中損耗僅由電導引起，無須引入介質(zhì)損耗的概念。電介質(zhì)能量損耗——介質(zhì)在電壓作用下有能量損耗第23頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四從圖2中可以看出,此時的介質(zhì)損耗功率：式中，—電源角頻率；

—介質(zhì)損耗角；介質(zhì)損耗角為功率因數(shù)角的余角，其正切又可稱為介質(zhì)損耗因數(shù)，常用百分數(shù)（％）來表示。通常均采用介質(zhì)損耗角正切作為綜合反映電介質(zhì)損耗特性優(yōu)劣的一個指標，測量和監(jiān)控各種電力設(shè)備絕緣的值已成為電力系統(tǒng)中絕緣預(yù)防性試驗最重要的項目之一。

如果介質(zhì)損耗主要由極化所引起，則常采用串聯(lián)等值電路；若介質(zhì)損耗由電導引起，常采用并聯(lián)等值電路。第24頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四用兩種等值電路所得出的和P理應(yīng)相同。若U、Cp、ω已知，P最后取決于，即可以用大小表示P。二介質(zhì)損耗正切角的測量1西林電橋原理

的測量常采用高壓交流平衡電橋（西林電橋），不平衡電橋，或低功率因素瓦特表來測量、這里主要介紹西林電橋。西林電橋的接線如圖3所示，被試品以并聯(lián)等值電路表示。

圖3西林電橋原理接線圖第25頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四圖3中，被試品以并聯(lián)等值電路表示，其等值電容和電阻分別為和；為可調(diào)的無感電阻；為高壓標準電容器的電容；為可調(diào)電容；為定值無感電阻；P為交流檢流計。調(diào)節(jié)和，使電橋達到平衡，即通過檢流計P的電流為零,此時有由于通過橋臂CA和AD，CB和BD的電流分別均為和，所以各橋臂電壓之比即相應(yīng)的橋臂阻抗之比，即：式中第26頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四可以求得試品電容和等值電阻介質(zhì)并聯(lián)等值電路的介質(zhì)損耗角正切因為圖3中，A,B兩處接有放電管V，目的是防止、上出現(xiàn)高電壓。第27頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四2測量的影響因數(shù)1）外界電磁場的干擾影響：一種是由于存在雜散電容。另一種是由于交變磁場感應(yīng)出干擾磁場。消除方法：將電橋的低壓臂和檢流計用金屬網(wǎng)和屏蔽電纜線加以屏蔽。2）溫度的影響：一般隨溫度的增高而增大。3）試驗電壓的影響（圖4）：曲線1—良好絕緣在額定電壓下，值幾乎不變。曲線2—若絕緣存在空隙或氣泡時，當所加電壓尚不足以使氣泡電離時，其與良好絕緣時無差別，但若所加電壓能引起氣泡電離或發(fā)生局部放電時，隨U的升高而迅速增大，電壓回落時電離要比電壓上升時要更強一些，因而會出現(xiàn)閉環(huán)曲線。

圖4與試驗電壓的典型關(guān)系曲線第28頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四如果絕緣受潮，則電壓較低時，就已經(jīng)相當大，電壓升高時，更將急劇增大；電壓回落時，也要比電壓上升時更大一些，因而形成了不閉合的分叉曲線。4）試品電容量的影響：對于電容量較小的試品，測量能有效的發(fā)現(xiàn)局部集中性缺陷和整體分布性缺陷。但對電容量較大的試品，測量只能發(fā)現(xiàn)整體分布性缺陷，此時要把它分解成幾個彼此絕緣部分的被試品，分別測量各部分的值，能有效的發(fā)現(xiàn)缺陷。5）試品表面泄漏的影響：由于試品表面泄漏電阻總是與試品等值電阻相并聯(lián)，所以會影響值。為了排除或減小這種影響，在測試前應(yīng)先清楚絕緣表面的積污和水分，必要時還可以在絕緣表面上裝設(shè)屏蔽極。

第29頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四一序言電器絕緣內(nèi)部存在缺陷是難免的，例如固體絕緣中的空隙、雜質(zhì)，液體絕緣中的氣泡等。這些空隙及氣泡中或局部固體絕緣表面上的場強達到一定值時，就會發(fā)生局部放電。這種放電只存在于絕緣的局部位置，而不會立即形成貫穿性通道，稱為局部放電。

局部放電試驗的目的是發(fā)現(xiàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)和制造工藝的缺陷。例如：絕緣內(nèi)部局部電場強度過高；金屬部件有尖角；絕緣混入雜質(zhì)或局部帶有缺陷產(chǎn)品內(nèi)部金屬接地部件之間、導電體之間電氣連接不良等，以便消除這些缺陷，防止局部放電對絕緣造成破壞。測量局部放電試驗的內(nèi)容包括測量視在放電量、放電重復律、局部放電起始電壓和熄滅電壓，甚至大致確定放電的具體位置。第四節(jié)局部放電測量第30頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四圖固體電介質(zhì)樹枝化擊穿電樹枝—由于局部放電引起的樹枝稱為電樹枝。水樹枝—在制造過程中殘留了水分，或者運行過程中侵入了水分形成的。第31頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四二局部放電的基本概念圖1絕緣內(nèi)部氣隙局部放電的等值電路圖1中，代表氣隙的電容，代表與氣隙串聯(lián)的那部分介質(zhì)的電容，代表其余完好部分的介質(zhì)電容，Z代表對應(yīng)于氣隙放電脈沖頻率的電源阻抗。整個系統(tǒng)的總電容為：第32頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四在電源電壓的作用下，上分到的電壓為當達到該氣隙的放電電壓時，氣隙內(nèi)發(fā)生火花放電；當上的電壓從迅速下降到熄滅電壓（也稱剩余電壓）時，火花熄滅，完成一次局部放電。在此期間出現(xiàn)一個對應(yīng)的局部放電電流脈沖。這一放電過程的時間很短，可認為瞬時完成。氣隙每次放電所釋放出的電荷量為由于Ca>>Cb,所以為真實放電量；但因、、、無法測的，也無法通過測量求得。第33頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四在局部放電測量時候、通常測量視在放電量q。即根據(jù)氣隙放電時試品上的電壓變化和試品電容來確定放電電荷量。氣隙放電引起的壓降為，則上的電壓變動為：視在放電量由于>>，所以視在放電量和真實放電量的關(guān)系為：可見qr>>q第34頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四表征局部放電的參數(shù):1)放電重復率(N):也稱脈沖重復率,是在選定的時間間隔內(nèi)測得的每秒發(fā)生放電脈沖的平均次數(shù)，表示局部放電的出現(xiàn)頻率。與外加電壓的大小有關(guān)，外加電壓增大時，放電次數(shù)也隨之增多。2)放電能量（W）：通常指一次局部放電所消耗的能量。

設(shè)氣隙中開始局部放電時的外加電壓瞬時值為，則設(shè)，則

第35頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四3）其他參數(shù)：平均放電電流、放電的均方率、放電功率、局部放電起始電壓（即）和局部放電熄滅電壓。三局部放電的測量1脈沖電流法

現(xiàn)在國際上推薦三種測試局部放電的回路如圖2所示；（a）并聯(lián)測試回路（b）串聯(lián)測試回路（c）橋式測試回路圖2脈沖電流法局部放電測試回路第36頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四圖局部放電脈沖電流圖局部放電超聲波波形第37頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四三種回路的基本目的都是使在一定電壓作用下的被試品Cx中產(chǎn)生的局部放電電流脈沖流過檢測阻抗Zm，然后把Zm上的電壓或Zm及Zm上的電壓差加以放大后送到檢測儀器P上去，所測得的脈沖電壓峰值與被試品的視在放電量成正比經(jīng)過校準就能直接讀出視在放電量的值，如果P為脈沖計數(shù)器，則測得的是放電重復率。Cx：一般試品都可以用一集中電容來表示Ck：為耦合電容，對工頻電壓來說，它起隔離作用Z：為阻塞電阻，可以讓工頻高電壓作用到被試品上，但又阻止高壓電源中的高頻分量對測試回路產(chǎn)生干擾，也防止局部放電脈沖分流到電源中去。并聯(lián)測試回路適用于被試品一端接地的情況，優(yōu)點是流過Cx的工頻電流不流過Zm。串聯(lián)測試回路適用于被試品兩端均對地絕緣的情況，如果試驗變壓器的入口電容和高壓引線的雜散電容也足夠大，可以省去電容Ck。以上兩種測試回路都屬直測（接）法，而橋式測試回路屬于平衡法，此時Cx與Ck的低壓端均對地絕緣，此時測量儀器P測得的是Zm和Zm上的電壓差。這種測試回路的優(yōu)點是抗干擾性能好。第38頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四

2其余的檢測方法1）噪聲檢測法：目前主要用超聲波探測儀檢測，特點是抗干擾能力強，使用方便，可以在運行中或耐壓試驗時檢測局部放電，適合預(yù)防性試驗的要求。2）光檢測法：當發(fā)生沿面放電和電暈放電時常用該法。3）化學分析法：用氣相色譜儀對絕緣油中溶解的氣體進行色譜分析。通過分析絕緣油中溶解氣體的成分和含量，能夠判斷設(shè)備內(nèi)部隱藏的缺陷類型。優(yōu)點：能發(fā)現(xiàn)充油電氣設(shè)備中一些用其他試驗方法不易發(fā)現(xiàn)的局部性缺陷（包括局部放電）。第39頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四第五節(jié)絕緣油的氣相色譜分析

當電氣設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)局部放電和局部過熱的時候，缺陷附近就會分解而產(chǎn)生氣體，并不斷的溶解于絕緣油中。所以分析油中的氣體含量和成分就可以知道隱藏缺陷的性質(zhì)。工作流程：油樣采取—油中脫氣—氣相色譜分析—判定故障性質(zhì)。1.油樣采取—采取運行中的電氣設(shè)備油樣。2.油中脫氣—將油樣經(jīng)過噴嘴噴入真空罐內(nèi)—使油中溶解的氣體釋放—將脫出的氣體壓縮至常壓—用注射器抽取式樣后進行分析。3.氣相色譜分析第40頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四（1）分析原理按兩相狀態(tài)分類色譜中共有兩相1（相就是體系中的某一均勻部分）即固定相和流動相。如果流動相是氣體就叫氣相色譜；用液體作流動相的稱為液相色譜。同樣固定相也可以有兩種狀態(tài)，即固體吸附劑和載體涂固定液。這樣按兩相狀態(tài)可將色譜分為四類，它們是：氣相色譜，包括氣—固色譜，氣---液色譜；液相色譜，包括液---固色譜，液---液色譜。圖分析流程圖第41頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四柱Ⅰ柱Ⅱ為色譜柱，主要用于檢測氣體的成分。其中柱Ⅰ（碳分子吸附劑）可以分離H2，O2，CO，CH4,CO2。柱Ⅱ（微球硅膠）可以分離CH4，C2H6，C2H4C3H8C2H2C3H6成分采用熱導池鑒別器（H2和O2）及氫焰鑒定測器(CO,CO2)圖氣相色譜儀的使用流程第42頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四實質(zhì)上氣相色譜分離是利用式樣中個組分在色譜柱中的氣相和固定相間的分配系數(shù)不同，當汽化后的試樣被載氣帶入色譜柱中運行時，組分就在其中的兩相間進行反復多次（１０３－１０６）的分配（吸附－脫附－放出）由于固定相對各種組分的吸附能力不同（即保存作用不同），因此各組份在色譜柱中的運行速度就不同，經(jīng)過一定的柱長后，便彼此分離，順序離開色譜柱進入檢測器，產(chǎn)生的離子流信號經(jīng)放大后，在記錄器上描繪出各組分的色譜峰，圖芳香烴異構(gòu)色譜圖第43頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四4利用油中氣體濃度判別故障的方法三比值法：這種方法利用五種特征氣體的三比值進行編碼來判斷變壓器的故障性質(zhì)。注意：只有當油中氣體含量和產(chǎn)氣的速率超標時才能使用。特征氣體的比值比值編碼范圍C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6<0.10100.1~11001~3121>3222表IEC三比值的編碼規(guī)則第44頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四序號故障性質(zhì)比值編碼范圍C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H61無故障0002低能量密度的局部放電0103高能量密度局部放電1104低能量放電1→201→25高能量放電1026低于150度的熱故障0017150~300度低溫范圍內(nèi)的熱故障0208300~700度低溫范圍內(nèi)的熱故障0219高于700度低溫范圍內(nèi)的熱故障022表判斷故障性質(zhì)的IEC三比值法第45頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四使用三比值法時應(yīng)注意：（1）只有根據(jù)各組分含量注意值或產(chǎn)氣速率值判斷有可能存在故障時，才能進一步用三比值法判斷故障的分類，對于氣體含量正常的設(shè)備比值沒有意義。（2）表中所列的每一種故障對應(yīng)的一組比值都是典型的。對于多種故障聯(lián)合作用，可能找不到對應(yīng)的比值組合，此時應(yīng)對這種不典型的組合作具體分析，從中可以得到故障復雜性和多重性的啟示，例如121、122都可以解釋為放電兼過熱，又如在追蹤監(jiān)測中，發(fā)現(xiàn)比值組合方式由1012-122則可以判定故障可能是先有過熱后發(fā)展成電弧放電兼過熱。（3）特征氣體的比值，應(yīng)在故障不斷產(chǎn)氣過程中監(jiān)測才有意義，如果故障產(chǎn)氣過程停止或者設(shè)備已停運多時，將會使比值發(fā)生變化而帶來判斷誤差。第46頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四第六章電氣設(shè)備絕緣的高壓試驗

工頻交流耐壓試驗對絕緣的考驗非常嚴格,能有效地發(fā)現(xiàn)較危險的集中性缺陷。它是鑒定電氣設(shè)備絕緣強度最直接的方法，對于判斷電氣設(shè)備能否投入運行具有決定性的意義,也是保證設(shè)備絕緣水平、避免發(fā)生絕緣事故的重要手段。

交流耐壓試驗有時可能使絕緣中的一些弱點更加發(fā)展，因此在試驗前必須對試品先進行絕緣電阻、吸收比、泄漏電流和介質(zhì)損耗等項目的試驗，若試驗結(jié)果合格方能進行交流耐壓試驗。否則,應(yīng)及時處理，待各項指標合格后再進行交流耐壓試驗,以免造成不應(yīng)有的絕緣損傷。

國家根據(jù)各種設(shè)備的絕緣材質(zhì)和可能遭受的過電壓倍數(shù)，規(guī)定了相應(yīng)的出廠試驗電壓標準。具有夾層絕緣的設(shè)備，在長期運行電壓的作用下，絕緣具有累積效應(yīng)，所以現(xiàn)行有關(guān)標準規(guī)定運行中設(shè)備的試驗電壓，比出廠試驗電壓有所降低，且按不同設(shè)備區(qū)別對待（主要由設(shè)備的經(jīng)濟性和安全性來決定）。但對純瓷套管、充油套管及支持絕緣子則例外，因為它們幾乎沒有累積效應(yīng)，故對運行中的設(shè)備就取出廠試驗電壓標準。第47頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四

一試驗原理交流耐壓試驗的接線，應(yīng)按被試品的要求（電壓、容量）和現(xiàn)有試驗設(shè)備條件來決定。通常試驗變壓器是成套設(shè)備（包括控制及調(diào)壓設(shè)備），對調(diào)壓及控制回路加以簡化如圖1所示。圖1所示是串級升壓的試驗變壓器，當試驗變壓器的輸出電壓不能滿足試驗所需的電壓時，可采用串級升壓的方法。進行交流耐壓的被試品，一般為容性負荷，當被試品的電容量較大時，電容電流在試驗變壓器的漏抗上就會產(chǎn)生較大的壓降。由于被試品上的電壓與試驗變壓器漏抗上的電壓相

圖1交流耐壓試驗接線原理圖第一節(jié)工頻電壓試驗第48頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四位相反，有可能使被試品上的電壓比試驗變壓器的輸出電壓還高，因此要求在被試品上直接測量電壓。

圖1中的R1、R2是保護電阻，其目的是為了將過電流限制在試驗變壓器與被試品允許的范圍內(nèi)，但保護電阻不宜選得過大，太大了會由于負載電流而產(chǎn)生較大的壓降和損耗；R1的另一作用是在被試品擊穿時，防止試驗變壓器高壓側(cè)產(chǎn)生過大的電動力，R1按1Ω/V選?。▽τ诖笕萘康谋辉嚻房蛇m當選小些）。與保護球隙串聯(lián)的保護電阻器R2，其電阻值通常取1Ω/V。過電壓保護球間隙G，是為了限制試驗回路可能出現(xiàn)的過電壓，其放電電壓調(diào)整為試驗電壓的1.1倍左右。C1、C2電容分壓器；V電壓表。

二試驗設(shè)備1高壓試驗變壓器

高壓試驗變壓器，具有電壓高、容量?。ǜ邏狠敵鲭娏饕话銥?.1-1安培）、高壓繞組一端接地、持續(xù)工作時間短的特點，在使用時應(yīng)考慮這些特點。第49頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四2調(diào)壓器調(diào)壓器應(yīng)能從零開始平滑地調(diào)節(jié)電壓，以滿足試驗所需要的任意電壓。調(diào)壓器的輸出波形，應(yīng)盡可能地接近正弦波，容量也應(yīng)滿足試驗變壓器的要求，通常與試驗變壓器容量相同。1）設(shè)備電壓的選擇根據(jù)被試設(shè)備對試驗電壓的要求，選用電壓合適的試驗變壓器，并應(yīng)考慮試驗變壓器低壓側(cè)電壓是否和試驗現(xiàn)場電源電壓及調(diào)壓器相符。2）試驗電流的選擇試驗變壓器的額定電流，應(yīng)能滿足過流被試品的電容電流和泄漏電流的要求。一般按試驗時所加的電壓和被試品的電容量來所需的試驗電源，可按下式計算：試驗所需的電源容量按下式計算：

第50頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四1）自耦調(diào)壓器自耦調(diào)壓器的應(yīng)用廣泛，它具有體積小、重量輕、效率高、波形好等優(yōu)點。自耦調(diào)壓器是用移動碳刷接觸調(diào)壓，所以容量受到限制，適用于小容量調(diào)壓。2）移卷調(diào)壓器移卷調(diào)壓器是通過移動一個可活動的線圈來調(diào)壓的，移卷調(diào)壓器的調(diào)壓范圍寬，并與試驗變壓器配套，電壓可達10千伏。主要缺點是效率低、空載電流大，在低電壓和接近額定電壓下使用，波形容易發(fā)生畸變。三試驗電壓的測量1.在試驗變壓器低壓側(cè)測量對于一般瓷質(zhì)絕緣、斷路器、絕緣工具等，可測取試驗變壓器低壓側(cè)的電壓，再通過變比換算至高壓側(cè)電壓，適用于負荷容量比電源容量小得多，測量準確度要求不高的情況。2.用電壓互感器測量將電壓互感器的原邊并接在被試品的兩端在電壓互感器的副邊測量電壓，根據(jù)測得的電壓和電壓互感器的變壓比計算出高壓側(cè)的電壓。為保證

第51頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四測量的準確度，電壓互感器的精度等級應(yīng)不低于1級，電壓表不低于0.5級。3用高壓靜電電壓表測量用高壓靜電電壓表測量工頻高壓的有效值，將高壓靜電電壓表接于被試設(shè)備的兩端，可直接讀出加于被試設(shè)備上的高壓。這種方法比較簡單、準確，缺點是：測量時易受電磁場和風的影響，故一般被用于實驗室測量。4用電容分壓器測量用電容分壓器測量高壓的方法是目前現(xiàn)場經(jīng)常采用的方法，分壓器結(jié)構(gòu)簡單，攜帶方便準確度也比較高。現(xiàn)場常用的還有阻容分壓器，接入并聯(lián)電阻后使測量系統(tǒng)有良好的升降特性。5用球隙測量工頻高壓

球間隙的電場為稍不穩(wěn)定的放電電壓，放電時延很小，伏秒特性較平，分散性較小，在一定的球隙作用下具有相對穩(wěn)定的放電電壓?？蓽y工頻高壓、直流高壓、沖擊高壓分值。

第52頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四測試要求先進行預(yù)防電試驗，然后取三次連續(xù)讀數(shù)的平均值作為測量值，各次放電時間間隙不小于1分鐘，每次放電電壓與平均值之間偏差<30%第53頁，共65頁，2023年，2月20日，星期四五試驗分析對于絕緣良好的被試品，在交流耐壓中不應(yīng)擊穿，是否擊穿可根據(jù)下述現(xiàn)象來分析。1）被試品已擊穿。但當被試品的容抗Xc與試驗變壓器的漏抗XL之比等于2時，雖然被試品已擊穿。但電流表的指示不變（因為賄賂電抗X=∣Xc-XL∣，所以當被試品短路Xc=0時，回路中仍有XL存在，與被試品擊穿前的電抗值是相等的，故電流表的指示不會發(fā)生變化）；當Xc與XL的比值小于2時，被試品擊穿后，使試驗回路的電抗增大，電流表指示反而下降。通常Xc》XL，不會